Фасфат жалеза літый гэта літый-іённы акумулятар электрод матэрыялу з хімічны формула LiFePO4 (скарочана LFP). У асноўным ён выкарыстоўваецца ў розных літый-іённых батарэях. Так як у 1996 годзе японскі NTT упершыню выявіў матэрыял катода літыевай батарэі са структурай алівіна AyMPO4 (A - шчолачны метал, M - камбінацыя CoFe: LiFeCoPO4), у 1997 годзе Джон. B. Goodenaugh і іншыя з Тэхаскага ўніверсітэта ў Осціне ў Злучаных Штатах вывучалі. Група таксама пазней паведаміла аб зварачальным пераходзе літыя ў і з LiFePO4.
Злучаныя Штаты і Японія выпадкова апублікавалі структуру алівіну (LiMPO4), што прыцягнула вялікую ўвагу да гэтага матэрыялу і выклікала шырокія даследаванні і хуткае развіццё. У параўнанні з традыцыйнымі літый-іённымі другаснымі матэрыяламі катода акумулятара, структурай шпінелі LiMn2O4 і слаістай структурай LiCoO2, LiMPO4 мае больш шырокія крыніцы сыравіны, танней і не забруджвае навакольнае асяроддзе.
Асноўныя характарыстыкі фасфату жалеза
Фасфат літый-жалеза ў цяперашні час з'яўляецца найбольш перспектыўным матэрыялам катода ў літый-іённых батарэях. У параўнанні з іншымі катоднымі матэрыяламі ён мае наступныя перавагі:
(1) Нізкі кошт. У параўнанні з трайнымі катоднымі матэрыяламі фасфат літый-жалеза адносна танны, мае адносна просты працэс вытворчасці і выклікае невялікае забруджванне навакольнага асяроддзя.
(2) The батарэя мае добрую бяспеку. Матэрыялы з фасфату літыя і жалеза не ўтрымліваюць шкодных для чалавечага арганізма элементаў цяжкіх металаў. Яны не будуць вылучаць шкодныя газы пры высокіх тэмпературах, а таксама не будуць вылучаць атрутныя газы, кіслотны туман і іншыя рэчывы.
(3) Доўгі жыццёвы цыкл. Працягласць цыкла фасфату літый-жалеза звычайна перавышае 500-разовы перыяд, што значна вышэй, чым у трохкомпонентнага літыя, і яго тэрмін службы можа дасягаць больш за 10 гадоў.
(4) Выдатныя электрахімічныя характарыстыкі. Літый-жалеза-фасфатныя матэрыялы валодаюць высокай прадукцыйнасцю цыкла і хуткасцю і могуць падтрымліваць добрую прадукцыйнасць пры нізкіх тэмпературах.
Калі адбываецца кароткае замыканне ў літый-жалеза-фасфатным матэрыяле катода, гэта не прывядзе да небяспечных сітуацый, такіх як узгаранне або выбух, а таксама не ўтворыць таксічных газаў, кіслотнага туману або атрутных газаў і іншых рэчываў.
Спосаб атрымання фасфату жалеза літыя
У цяперашні час метады падрыхтоўкі літый-жалеза-фасфатных матэрыялаў у асноўным ўключаюць высокатэмпературны цвёрдафазны сінтэз, сумеснае асаджэнне, золь-гель і гідратэрмальныя метады.
Метад высокатэмпературнага цвёрдафазнага сінтэзу: Метад высокатэмпературнага цвёрдафазнага сінтэзу адносіцца да атрымання літый-жалеза-фасфатных матэрыялаў са спецыфічнай марфалогіяй шляхам кантролю ўмоў рэакцыі пры пакаёвай тэмпературы. Асноўны прынцып высокатэмпературнага цвёрдафазнага сінтэзу заключаецца ў выкарыстанні цяпла, якое вылучаецца пры раскладанні крыніцы вугляроду, для правядзення рэакцыі пры нізкай тэмпературы.
Кантралюючы ўмовы рэакцыі, марфалогію, памер часціц, крышталічнасць і крышталічную структуру фасфату літый-жалеза можна кантраляваць, тым самым атрымліваючы фасфат літыя-жалеза з рознай марфалогіяй і формамі крышталяў.
Перавага ў тым, што кошт вытворчасці нізкі, але метад высокатэмпературнага цвёрдафазнага сінтэзу мае шмат недахопаў. Напрыклад, калі тэмпература занадта высокая, збожжа матэрыялу будуць расці, што прывядзе да пагаршэння характарыстык матэрыялу; цана на сыравіну высокая, а кошт вытворчасці вялікая; у працэсе падрыхтоўкі Лёгка ўтвараць адходы, такія як адходы і рэшткі адходаў.
Метад асаджэння: Раўнамерна змяшайце сыравіну ў пэўнай прапорцыі, дадайце адпаведныя дабаўкі, уступіце ў рэакцыю пры пэўнай тэмпературы, адфільтруйце, прамыйце і высушыце, каб атрымаць прадукты з фасфату літый-жалеза. Метад сумеснага асаджэння мае просты працэс вытворчасці і можа кантраляваць марфалогію і памер часціц прадукту. У цяперашні час гэта самы распаўсюджаны спосаб падрыхтоўкі. Прадукцыйнасць літый-жалеза-фасфатных прадуктаў, прыгатаваных метадам сумеснага асаджэння, адносна стабільная.
Золь-гель метад: адносіцца да першага змешвання крыніцы вугляроду і крыніцы алюмінію, а затым дадання іх у арганічны растваральнік для мяшання і павышэння тэмпературы, пакуль яна не дасягне зададзенай тэмпературы; затым раствор фільтруюць і промывают, сушаць, диспергируют і здрабняюць пры нізкай тэмпературы для атрымання нанафасфату жалеза. літый. Фасфат літый-жалеза, сінтэзаваны гэтым метадам, мае дробныя збожжа, высокую кристалличность і стабільную прадукцыйнасць. Аднак золь-гель метад мае высокі кошт, складаны працэс падрыхтоўкі і сур'ёзныя праблемы агламерацыі прадукту.
Перавагі і недахопы выкарыстання літый-жалеза-фасфатных матэрыялаў для вытворчасці сілавых батарэй
Перавагі літый-жалеза-фасфатных матэрыялаў: літый-жалеза-фасфатныя матэрыялы маюць такія перавагі, як вялікая ўдзельная ёмістасць, працяглы тэрмін службы, нізкавольтная платформа, высокая бяспека і моцная прыстасоўвальнасць да навакольнага асяроддзя. Яны лічацца аднымі з найбольш перспектыўных матэрыялаў катода літый-іённых батарэй. . Акрамя таго, ён таксама мае характарыстыкі нізкай цаны і шырокага крыніцы.
Праблемы з літый-жалеза-фасфатнымі матэрыяламі: крышталі фосфарнай кіслаты лёгка ўтвараюцца ў працэсе падрыхтоўкі літый-жалеза-фасфатных матэрыялаў, што зніжае яго праводнасць; крышталічная структура фасфату жалеза літыя моцна змяняецца пры высокіх тэмпературах і мае дрэнную стабільнасць; ён схільны да змены гучнасці, што прыводзіць да згасання магутнасці; і арганічныя кіслоты, якія ўтвараюцца ў выніку рэакцыі электраліта, таксама могуць негатыўна паўплываць на прадукцыйнасць батарэі.
Меры па паляпшэнні характарыстык літый-жалеза-фасфатных матэрыялаў: Паляпшэнне ўдзельнай паверхні і памеру часціц літый-жалеза-фасфатных матэрыялаў з'яўляюцца важнымі мерамі для паляпшэння электрахімічных характарыстык літый-жалеза-фасфатных матэрыялаў. Даследаванні паказваюць, што па меры павелічэння памеру часціц і ўдзельнай плошчы паверхні электрахімічныя характарыстыкі літый-жалеза-фасфатных матэрыялаў таксама павялічваюцца. Акрамя таго, аптымізацыя электраліта і злучнага таксама з'яўляецца важным сродкам для паляпшэння прадукцыйнасці літый-жалеза-фасфатных батарэй.
Рынак попыту на фасфат жалеза і літыя імкліва расце
Новыя энергетычныя аўтамабілі працягваюць развівацца
Глабальная індустрыя новых энергетычных транспартных сродкаў уступае ў новы этап паскоранага развіцця, які не толькі надае моцны новы імпульс эканамічнаму росту розных краін, але таксама дапамагае скараціць выкіды парніковых газаў, справіцца з праблемамі змены клімату і палепшыць глабальнае экалагічнае асяроддзе .
З 2021 года сярэднія выкіды вуглякіслага газу новых легкавых аўтамабіляў у ЕС не павінны перавышаць 95 грамаў на кіламетр. Да 2025 і 2030 гадах іх трэба будзе скараціць адпаведна на 15% і 37,5% адпаведна.
31 сакавіка адміністрацыя Байдэна ў Злучаных Штатах абвясціла, што выдзеліць $174 млрд на падтрымку развіцця індустрыі новых энергетычных аўтамабіляў, з якіх $100 млрд будуць выкарыстаны непасрэдна для спажывецкіх субсідый. Дзяржаўны савет Кітая плануе, што да 2025 года продажы новых энергетычных аўтамабіляў складуць каля 20% ад агульнага аб'ёму продажаў новых аўтамабіляў. (Крыніца справаздачы: Future Think Tank)
Будучыня рынку захоўвання энергіі шматспадзеўная
Мяркуючы па ступені камерцыялізацыі тэхналогій у канцы 2020 года, літыевыя батарэі па-ранейшаму з'яўляюцца самай спелай новай тэхналогіяй захоўвання энергіі з самай высокай доляй прымянення (амаль 90%).
У «Меркаваннях новых рэкамендацый па назапашванні энергіі» адзначаецца, што з 3,28 ГВт у канцы 2020 г. да 30 ГВт у 2025 г. у наступныя пяць гадоў (2020~2025 гг.) маштаб новага рынку назапашвання энергіі маёй краіны павялічыцца ў 10 разоў бягучы ўзровень, з сярэднегадавым складаным тэмпам росту больш чым 55%.
Згодна з прагнозамі CNESA, сумарная хуткасць росту электрахімічнага назапашвання энергіі застанецца на ўзроўні каля 57% пры кансерватыўных сцэнарах і перавысіць 70% пры ідэальным сцэнары, гэта значыць агульная ўстаноўленая магутнасць назапашвання энергіі дасягне 35,5 ГВт і 55,8 ГВт адпаведна да 2025 года.
З распрацоўкай сцэнарыяў выкарыстання, такіх як новая вытворчасць энергіі і назапашванне энергіі і назапашванне энергіі ў хатніх умовах, перавага ў кошце фасфату літый-жалеза стала больш прыкметнай. Чакаецца, што зніжэнне кошту літый-жалеза-фасфатных батарэй адкрые велізарны рынак замены свінцова-кіслотных батарэй.
Рэсурсы фосфару і жалеза незаменныя, і кошт інтэграцыі з'яўляецца галоўным
Фасфат жалеза літыя павышае попыт на фасфат жалеза. Кароткатэрміновая прапанова і попыт на фасфат жалеза моцна збалансаваны, а доўгатэрміновая прапанова слабая. Згодна са статыстыкай Baichuan Yingfu, па стане на верасень 2021 года магутнасць вытворчасці фасфату жалеза ў маёй краіне складае 356 000 тон, тэмпы працы прадпрыемстваў працягваюць расці, а попыт і прапанова моцна збалансаваны. Калі выказаць здагадку, што 80% будучага попыту на фасфат літый-жалеза будзе рэалізаваны праз тэхналагічны шлях фасфату жалеза, сусветны попыт на фасфат літыя-жалеза ў 2,724 мільёна тон у 2025 годзе будзе адпавядаць прыкладна 2,09 мільёна тон попыту на фасфат жалеза. У адпаведнасці з планам вытворчасці фасфату жалеза на верасень 2021 года ён перавысіць 300 тон. мільёнаў тон, мы чакаем дастатковых паставак фасфату жалеза ў доўгатэрміновай перспектыве.
Крыніца жалеза: кампаніі, якія займаюцца вытворчасцю дыяксіду тытана, маюць перавагу ў якасці крыніцы жалеза, калі пачынаюць займацца фасфатам літый-жалеза
Кампаніі, якія вырабляюць дыяксід тытана, маюць нулявыя крыніцы жалеза і карыстаюцца сінэргетычным эфектам. Крыніцай жалеза ў якасці сыравіны для вытворчасці фасфату літый-жалеза з'яўляецца сульфат жалеза, пабочны прадукт сернакіслотнага прадпрыемства па вытворчасці дыяксіду тытана. Пры вытворчасці адной тоны дыяксіду тытана можна атрымаць прыкладна 3 тоны сульфату жалеза. Цяжка перапрацоўваць вялікую колькасць цвёрдых адходаў сульфату жалеза. Складванне і ўтылізацыя ствараюць праблемы з забруджваннем навакольнага асяроддзя і марнуюць рэсурсы. Пасля папярэдняй апрацоўкі цвёрдыя адходы сульфату жалеза могуць выкарыстоўвацца для вытворчасці фасфату жалеза для батарэй, а затым вырабляць матэрыялы для літый-жалеза-фасфатных акумулятараў, што паляпшае выкарыстанне рэсурсаў, зніжае кошт сыравіны для вытворчасці фасфату літыя-жалеза і мае значны сінэргетычны эфект . Разлічана на аснове сярэдняй рынкавай цаны сыравіны ў 21 паўгоддзі 1 года, пастаўкі жалеза могуць зэканоміць 1676 юаняў за тону ў параўнанні з прадпрыемствамі, якія займаюцца аўтсорсінгам крыніц жалеза. Паколькі тэхналагічны шлях для сульфату жалеза для падрыхтоўкі матэрыялаў для літый-жалеза-фасфатных батарэй паступова адкрываецца, гэта прынесла магчымасці для ўсёй прамысловасці дыяксіду тытана. Некаторыя кампаніі адмовіліся ад вычышчаных прадуктаў сульфату жалеза, у той час як іншыя кампаніі скарысталіся перавагамі сваіх рэсурсаў, каб скарыстацца магчымасцю ўвесці новыя энергетычныя батарэі. матэрыялаў палі.
Крыніца фосфару: фосфарныя хімічныя кампаніі маюць перавагі ў кошце пры выхадзе на вытворчасць фасфатаў літыя і жалеза
Кампаніі, якія пастаўляюць крыніцы фосфару, маюць большыя перавагі ў кошце. Згодна з разлікам сярэдняй рынкавай цаны ў 21П1, калі ў якасці крыніцы фосфару набываецца фосфарная кіслата высокай чысціні 85%, кошт крыніцы фосфару за адну тону фасфату літыя і жалеза складзе прыблізна 4124 юаня. Для прадпрыемстваў па здабычы фосфарных парод, якія выкарыстоўваюць тэхналогію вільготнай ачысткі для самастойнай вытворчасці фосфарнай кіслаты, кошт за тону складае Кошт крыніцы фосфару за тону фасфату літый-жалеза складае каля 1989 юаняў за тону. Кампаніі, якія займаюцца фасфатам літый-жалеза, якія забяспечваюць уласныя крыніцы фосфару, маюць перавагу ў кошце каля 2135 юаняў за тону. У параўнанні з кампаніямі па вытворчасці дыяксіду тытана, якія забяспечваюць крыніцы жалеза, яны маюць большую перавагу ў кошце.
Фасфат літый-жалеза значна павялічыў дабаўленую вартасць фосфарных рэсурсаў. У галіне традыцыйных сельскагаспадарчых угнаенняў адна тона сельскагаспадарчых угнаенняў монааммоній-фасфату патрабуе каля 1,75 тоны фасфарыту, а адна тона фасфарыту можа прынесці прыбытак каля 172 юаняў. Адзінкавы расход літый-жалеза-фасфатнай фасфатнай руды складае каля 2,26 тон. Згодна з сярэдняй рынкавай цаной за 21П1, прыбытак галіны ад адной тоны фасфату літый-жалеза складае каля 4439 юаняў, такім чынам, адна тона фасфатнай руды адпавядае маржы прыбытку ў 1964 юані. Фасфат літый-жалеза мае высокую дабаўленую вартасць і можа прыносіць больш чым у 10 разоў большы прыбытак, чым сельскагаспадарчыя ўгнаенні, адкрываючы магчымасць для паляпшэння ацэнкі для фосфарных хімічных кампаній.
Фосфарныя хімічныя кампаніі маюць рэсурсы фосфару і назапашванне тэхналогій. Фосфарная кіслата высокай чысціні для акумулятараў або фасфат монааммонію прамысловага класа з'яўляецца важнай крыніцай фосфару ў вытворчасці фасфату літыя і жалеза. Традыцыйныя фосфарныя хімічныя кампаніі маюць перавагі ў рэсурсах фосфару; у кароткатэрміновай перспектыве кампаніі з вытворчымі магутнасцямі фасфату амонія высокай чысціні/фасфату амонія прамысловага класа будуць мець прамую крыніцу фосфару фасфату жалеза літыя, засваенне рэсурсаў і тэхналагічныя перавагі.